CB／Z 810-2019  海洋工程装备动力定位能力评估方法

二阶平均漂移力可以由模型试验或者计算分析予以确定。二阶平均漂移力的数值预报方法主要有近 场理论、中场理论以及远场理论三种。 不规则波中的二阶平均漂移力时，通常先利用经验或理论方法得到规则波的二阶平均波漂力，然后 利用波谱，将规则波的二阶平均力相加，得到不规则波的二阶平均波漂力。规则波的二阶平均波漂力可 以采用成熟的商用软件进行计算如SESAM，HydroStar等。 二阶平均漂移力可以通过公式（4）来计算：

一纵向二阶波浪力传递函数： Cyma——横向二阶波浪力传递函数； S(の)——波浪谱密度。 波浪谱在没有明确指定的情况下可选用JONSWAP谱（=3.3）

基坑支护标准规范范本2. 2.3.2二阶波浪力传递函数

二阶波浪力传递函数可以由以下方法得到： a)。通过SESAM，HydroStar，AQWA等软件计算得到； b）采用经验公式或者相似船型系数进行拟合确定。

不同海域的风速和波浪之间存在看特定的对应关系，波浪等级的确定是计算波浪载荷的先决条件。 波浪条件可由下述方法确定： a 优先采用动力定位作业海域的长期风浪统计关系； b 无作业海域的长期风浪统计关系时，可以采用附表A.1中的风浪统计关系； c）无相关风浪统计关系可查时，可采用附录A.2中的风浪拟合关系来确定

任意一个推进器所发出来的推力矢量通过推力大小和推力角度(T,e)来表示，因此，任意推 产生的纵向力、横向力以及摇方向力矩用公式（5）表示：

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式中： T—一第i个推进器所产生的纵向力； T一一第i个推进器所产生的横向力； T第i个推进器所导致的崩摇方向力矩； T一第i个推进器推力： 9一—第i个推进器推力角度；推力方向指向船首为0°，指向右为90°，顺时针旋转为正。 (x.y)一第i个推进器的水平面位置坐标。

3.2广义推力分配关系

所有推进器产生的总合力及力矩可以用公式（6）

T一一表示推进器系统所产生合力的纵向力分量； T,表示推进器系统所产生合力的横向力分量； T,——表示推进器系统所产生的摇方向合力矩； P——第i个推进器的状态。P=1表示该推进器工作，P,=0表示该推进器失效不工作。

3.2.1主推加能组合单元推力模型

主推加能推进单元可将其拆分为两个不同时工作的推进器 a）当主推发出正向推力时，舵力可以结合舵的有效升阻力系数曲线计算获得。 b当主推发出负向推力时，不考虑舵的作用，

3.2.2推进器推力减额

推进器的推进效率对动力定位能力评估有着较大的影响，因此，动力定位能力评估时应考虑推进器 相互干扰以及推进器与船体作用所导致的推进器推力损失。 a 推进器的推力损失在条件许可的情况下可以通过试验方法来确定。 b）浆桨干扰导致的推力减额可采用经验公式（7）进行估算。

式中： 1——推力减额因数：

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推进器的推力： 一散水时的系柱推力； To 一两螺旋桨的距离； 一推进器直径： O ? 两桨轴线的夹角： 夹角为时的推力减额因数。

推进器的推力： To 一散水时的系柱推力； 一两螺旋奖的距离； 一推进器直径； 0 ? 两桨轴线的夹角： 夹角为时的推力减额因数。

3.2.3推进器推力禁区角

桨共同作用时的推力禁区角可通过试验方法来进行设置；无法进行试验确定时，可以通过经验来 划分：

3.3.1对于DP1级动力定位系统，只需考虑推进器完整工作模式，不需要考虑推进器失效。 3.3.2对于DP2级动力定位系统，除了考虑推进器完整工作模式，还考虑单个推进器失效。 3.3.3对于DP3级动力定位系统，除了考虑推进器完整工作模式和单个推进器失效模式，还应考虑舱 室破坏导致多个推进器失效。

4.1定位能力评估模型

动力定位能力评估在本文件中特指给定海流速度V。下的极限风速V。推进器系统所产生的合力以

式中： 纵向载荷偏差； S， 一横向载荷偏差； Fa一一作用于海洋平台或船舶上的其他外力纵向分量 F一作用于海洋平台或船舶上的其他外力横向分量： N。一作用于海洋平台或船舶上的其他外力所导致的力矩。 动力定位系统船舶一般布置有多个推进器，通过对推进器推力进行优化分配可求得s+s，+s的 最小值。s+s，+s≤8。（8，=10）表示动力定位系统在当前海况下能达到定位效果；否则表示动 力定位系统在当前海况下能无法进行定位

minf :s(T,)+s,(T,)+s.(T,,)

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Tmin—一第i个推进器的最小推力； Tmat—一第i个推进器的最大推力； 符号D一一推进器推力角度的可执行区域。 公式（9）利用线性规划，序列二次规划，模拟退火算法，遗传算法等最优化方法来求解

Tmm一第i个推进器的最小推力； Tmat—第i个推进器的最大推力； 符号D一一推进器推力角度的可执行区域。 公式（9）利用线性规划，序列二次规划，模拟退火算法，遗传算法等最优化方法来求解。

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图2极限风速计算流程图

给出推进器不同工作模式下的控位能力曲线、极限环境条件、不同方向环境载荷计算结果以及推进 器工作模式下的优化推力分配结果。 a） 控位能力曲线采用极坐标表示，如附图B.1； b） 极限环境条件采用附表B.1的形式给出； c）环境载荷计算结果采用附表B.2～附表B.4形式给出： 推力分配结果采用附表B.5形式给出。

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A.1北海风浪统计关系

附录A 资料性附录） 风浪关系

表A.1北海风浪统计关系

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动力定位系统通常应用于海洋工程装备在深水区作业，深水条件下的风浪主要可以用以下几种关系 来拟合： )我国规范法

5.5×10 023

式中： H,—有义波高； T——有效周期; L,——风距（风区长度）； g一重力加速度。 b）CEM法（美国《海岸工程手册》）

= 4.13×10 gL .. (A. 2) V. V3

式中： H,—有义波高； T,一谱峰周期; 在实际计算时可取C,=0.001(1.1+0.035Vw）。 风生海浪的各特征周期之间的相互转换关系如式（A.3）所示：

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止回阀标准附录B （规范性附录） 动力定位能力评估结果表达

图B.1动力定位能力图

表B.1极限环境计算结果

表B.2环境纵向力(Surge)计算结果

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表B.3环境横向力(Sway）计算结果

表B.4环境销摇力矩(Yaw)计算结果

水库标准规范范本表B.5推进器推力分配